柴油-甲醇混合燃料多环芳香烃形成的影响因素研究

以柴油-甲醇燃料为研究对象,探究柴油-甲醇混合燃料燃烧对多环芳香烃(PAHs)生成的影响规律.将AVL-Fire和Chemkin耦合,构建正庚烷-甲苯-PAHs化学反应动力学机理并验证,采用Chemkin中的均质零维反应模型进行仿真模拟,研究了柴油-甲醇混合燃料不同掺混比、初始温度、初始压力、当量比对多环芳香烃苯、萘、...     

PCCI柴油机燃用DMC和生物柴油的燃烧活性调节模拟研究

应用CHEMKIN-PRO化学反应动力学和Converge三维模拟仿真相结合的手段,研究了DMC(碳酸二甲酯)和大豆生物柴油两种酯类燃料对低负荷下采用"预喷+预喷+主喷"喷油策略的PCCI(premixed charge com-pressed ignition)柴油机燃烧与排放的影响.建立并验证了DMC-柴油混合燃料机理模型,分析了DMC-柴油和生物柴油-柴油两种混合燃料体系中低温下关于OH的反应流.结果表明:添加含氧燃料后OH生成量及反应系统活性增加,B10燃料(在柴油中添加10％ 质量分数的大豆生物柴油)的O H生成量比D10燃料(在柴油中添加10％质量分数的DM C)高,且随生物柴油掺混量增加而增加.D10燃料对反应系统活性的增加作用体现在整个反应系统中,燃空当量比浓区减少,油气扩散情况较好,而B10燃料反应系统活性的增加作用则仅体现在局部区域中,燃空当量比浓区及局部高温区域增加,但可燃混合气区域缩小.相比于柴油,D10,B10和B48(在柴油中添加48％ 质量分数的大豆生物柴油)燃料的N O x排放分别升高了6.2％,5.3％ 和8.1％,soo t排放分别降低了58.1％,23.5％和68.4％.     

菜籽油生物柴油化学动力学机理的构建

采用气‐质联用仪测量了以菜籽油为原料制备的生物柴油的酯类组成成分和比例,根据主要组分的分子式和含量,拟合得到生物柴油的分子式。确定了以丁酸甲酯和正庚烷组成的混合燃料来替代生物柴油,采用“叠加法”构建得到一种新的生物柴油化学动力学机理。通过对影响主要污染物生成的基元反应进行敏感性分析,筛选出新机理中需要修正的基元反应。调整指前因子修正化学反应速率常数,模拟不同扰动下CO2和C2 H4的摩尔分数,分析模拟结果与试验结果的平均误差。研究结果表明：生物柴油的拟合分子式为C19 H36 O2;丁酸甲酯和正庚烷组成的混合燃料在分子式、分子量、黏度等方面较丁酸甲酯与实际的生物柴油更为接近,可用来替代生物柴油;在指前因子略增大的扰动下,新机理计算的CO2和C2 H4摩尔分数的平均误差均较小。     

一个适用于甲醇—参比燃料混合燃料的简化反应机理

对参比燃料、甲醇及甲醇—参比燃料混合燃料的主要反应历程进行了分析,利用详细反应机理研究了甲醇—参比燃料混合燃料燃烧时基元反应的相互影响特性。采用集总反应法构建了一个包含45种物质、75个反应的甲醇—参比燃料混合燃料简化反应机理,并利用激波管试验、流反应器试验、详细机理计算结果和HCCI发动机试验对该简化机理进行验证。结果表明,简化机理计算结果与试验结果及详细机理计算结果能够很好地吻合。     

柴油替代燃料经济性分析

对柴油及生物柴油、二甲醚(DME),F—T柴油(天然气合成)等石化柴油替代燃料的理化特性、排放进行了比较,并进行了经济性分析。结果表明,在生产规模一定的情况下,原料成本是影响柴油替代燃料经济竞争力的主要因素。与石化柴油比较,以废弃食用油或泔脚油为原料的生物柴油,以天然气和煤为原料的DME以及以天然气为原料的F—T柴油具有经济竞争力。     

发动机压缩燃烧中二甲醚燃烧机理简化研究

详细化学反应动力学模型与多维数值计算流体力学直接耦合会导致计算量过大以及计算时间过长的问题,所以由详细模型获得一个简化模型是十分必要的。文章通过利用主要反应路径分析、反应速率敏感性分析,对详细机理进行简化分析。通过分析得到了一个包含29种组分、38步基元反应的二甲醚简化机理。采用简化机理计算的燃料着火滞燃期、缸内温度、压力以及重要中间组分的浓度与试验值以及详细机理的计算值均比较吻合。     

添加乙醇对柴油-生物柴油混合燃料性能的影响

在一台小型直喷式柴油机上进行柴油-生物柴油(柴油70%,生物柴油30%)与柴油-生物柴油-乙醇(柴油70%,生物柴油20%,乙醇10%)两种混合燃料的燃烧、油耗和排放性能对比试验.分析了乙醇的加入对柴油-生物柴油混合燃料的发动机燃烧压力、滞燃期、放热规律、比油耗等的影响.     

GTL燃料发动机的性能及排放特性

进行了柴油机燃用柴油、天然气制油GTL燃料及GTL-柴油混合燃料(GTL燃料体积分数分别为10％和20％)的外特性、负荷特性和ESC十三工况试验,研究了柴油机燃用GTL燃料的动力性、经济性和排放特性.试验结果表明:与燃用柴油相比,随着GTL燃料比例的增大,柴油机排放逐渐降低.燃用GTL燃料时的外特性功率和扭矩与柴油相当...     

生物柴油燃烧过程中氧、氮元素的迁移历程分析

在丁酸甲酯化学反应机理的基础上,添加了详细的NOx生成机理,得到包含214种物质和1 241个基元反应方程式的生物柴油机理.运用均质零维反应器模型,计算了燃烧过程中各基元反应的ROP(Rate of production,ROP)系数,确定了影响各中间产物生成的主要基元反应方程式.通过ROP分析,阐明了生物柴油燃烧过程...     

沼气动力车在我国的开发前景与应用探析

概述为了应对全球温室效应的加剧和不可再生能源的减少,世界各国都开展了诸多可替代能源和清洁能源的研究。目前使用较为广泛的车用替代燃料有压缩天然气、液化石油气、乙醇燃料、太阳柴油、生物柴油和二甲醚等。     

二甲醚燃烧研究的现状及其发展方向

介绍了二甲醚(DME)的物理特性和发动机性能研究概况,指出DME是一种理想的柴油机代用燃料。总结了近年来DME在定容燃烧室和发动机缸内的滞燃期、自燃着火过程和燃烧过程的研究现状;叙述了燃烧过程的理论研究和化学反应动力学的研究状况,从理论上探讨了DME的燃烧过程及其实现超低排放的机理。指出了DME发动机燃烧研究的进一步发展方向。     

代用燃料二甲醚的研究现状与前景

从环保与节能的角度分析了柴油机采用新型清洁燃料的重要性,介绍了二甲醚(DME)和其他代用燃料的物理化学特性。总结了近年来对DME氧化和燃烧的化学动力学研究情况,论述了柴油机燃用DME实现无烟化、超低排放的机理。最后分析了柴油机采用DME作为代用燃料时燃油系统的选择和匹配所需要解决的关键性技术问题,讨论了DME发动机进一步研究和发展方向。     

乙醇燃料HCCI燃烧特性的变参数研究

利用美国Lawrence L ivermore国家实验室公布的乙醇燃烧的复杂化学动力学机理和热力学数据,建立了乙醇HCC I燃烧模型。对模型中复杂化学反应动力学刚性问题采用了能够自动调节步长的Gear向后差分法。分析了进气温度、进气压力、压缩比、当量比等因素对燃烧特性的影响。计算结果对燃用乙醇的HCC I燃烧过程的模拟和分析提供了依据。     

异辛烷HCCI发动机燃烧特性的大涡数值模拟

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,并与化学动力学程序CHEMKINⅢ相耦合,建立了异辛烷HCCI发动机燃烧过程的大涡模拟(LES)计算模型。利用此模型对异辛烷HCCI发动机的燃烧特性进行了详细分析。发动机以异辛烷为燃料,其化学反应采用了详细的动力学机理。结果表明:大涡模拟所得到的缸内压力变化趋势与试验基本吻合;采用LES模型计算时,缸内混合气燃烧区域以柱形向四周扩散,而采用k-ε模型计算时以球形向四周扩散。     

21世纪汽车动力技术前景展望

论述了传统内燃机在汽车动力应用方面遇到的挑战,探讨了先进内燃机技术、混合动力汽车、燃料电池汽车、电动汽车等的各种动力技术的发展状况及应用前景,并对各技术做了综合比较分析。     

Numerical analysis of the effect of inhomogeneous pre-mixture on the pressure rise rate in an HCCI engine using multi-zone chemical kinetics

The HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) engine is an internal combustion engine under development, which is capable of providing both high diesel-like efficiency and very low NO_x and particulate emissions. However, several technical issues must be resolved before the HCCI engine is ready for widespread application. One issue is that its operating range is limited by an excessive pressure rise rate which is caused by the excessive heat release from its selfaccelerated combustion reaction and the resulting engine knock in high-load conditions. The purpose of this study was to evaluate the potential of thermal and fuel stratification for reducing the pressure rise rate in HCCI engines. The NO_x and CO concentrations in the exhaust gas were also evaluated to confirm combustion completeness and NO_x emissions. The computational work was conducted using a multi-zone code with detailed chemical kinetics, including the effects of thermal and fuel stratification on the onset of ignition and the rate of combustion. The engine was fueled with dimethyl ether (DME) which has a unique two-stage heat release, and methane which has a one-stage heat release.     

二甲醚/甲醇混合燃料燃烧数值模拟研究

均质充量压缩着火燃烧(HCCI)技术的提出为内燃机的发展开辟了一种更为节能高效、绿色环保的新模式,着火性能差异较大的两种燃料掺混是实现均质混合压燃着火控制的有效方法。文章利用CHEMKIN化学反应动力学模拟软件对二甲醚(DME)/甲醇混合燃料均质混合压燃燃烧过程进行了数值模拟研究,重点分析了燃料掺混比、过量空气系数、发动机转速以及进气温度对HCCI发动机燃烧特性的影响规律。     

高原环境柴油机喷嘴内部流场与缸内温度场的三维数值模拟

采用广安博之等准维模型,建立柴油机高原运行工作过程模型;通过环境模拟台架试验验证了模型的可信性。将准维计算结果作为喷嘴内部气液两相流动和缸内燃烧三维模拟的初始条件,就高原低压、低温、低氧条件对喷孔内燃油流动状态与分布、缸内燃烧过程的影响进行三维数值模拟。海拔3 700m计算结果表明:与平原环境相比,柴油机喷嘴内空穴现象加剧,燃油流动速度增加,喷孔出口燃油分布不均匀度增加;缸内燃烧平均温度比平原最多高出300℃且分布不均匀,燃烧室局部热负荷偏高。研究初步揭示了高原环境柴油机性能劣化机理,为通过优化缸内喷雾和燃烧过程改善高原运行发动机性能提供参考。     

气口喷射惰性添加剂的正庚烷HCCI燃烧过程的研究

在单缸发动机上对气口喷射多种惰性添加剂(甲醇、乙醇、异丙醇和MTBE)对正庚烷HCC I燃烧的影响进行了比较,结果表明,甲醇对着火抑制效果最显著,但是综合分析热效率和排放等因素,乙醇最佳。接着对乙醇着火控制机理进行了详细的试验研究和化学动力学分析。对排放影响因素分析表明,CO排放更多取决于燃烧温度,而HC主要取决于乙醇的比例。